Иванова Г.В. Автоматизация технологических процессов - файл Met1_ATPOXP.DOC

приобрести
Иванова Г.В. Автоматизация технологических процессов
скачать (909.3 kb.)
Доступные файлы (2):
Met1_ATPOXP.DOC3330kb.25.11.2007 10:52скачать
Met2_ATPOXP.DOC3253kb.25.11.2007 10:52скачать

Met1_ATPOXP.DOC

1   2   3   4   5   6   7

Материалы к лекции №6


Общая характеристика тепловых процессов
Фазовое равновесие теплоносителей.

s=k-f+2 (1),

где s - число степеней свободы данной системы;

f - число фаз системы;

k - число компонентов системы.

s=1-3+2=0.

s=1-2+2=1.

s=1-1+2=2.
Фазовые переходы в однокомпонентных системах.

где Р - давление;

r - молярная теплота фазового перехода;

Т - температура фазового перехода (испарения, плавления, возгонки);

∆V - изменение объема 1 моля вещества при переходе его из одной фазы в другую.
Фазовые переходы в многокомпонентных системах.


где mi - молекулярная доля газа в растворе;

? - константа Генри;

pi - парциальное давление газа над жидкостью.



где рА - парциальное давление компонента А в парах;

РА - давление паров чистого компонента А;

- молекулярная доля этого компонента в растворе.


где К - молярный коэффициент распределения;

mCA - концентрация вещества С в жидкости А

в г-моль/л;

mCВ - концентрация вещества С в жидкости B.

Связь основных параметров

теплоносителей в газовой фазе.

P*V=const при T=const (1).

(2а),

или на основании (2а) можно получить при Р=const:

(2б),

На основании (1) и (2б) можно также получить:

при Р=const (3),

или при V=const (4).

На основании (1)и (2) получают также формулу для приведения объема газа к нормальным условиям:

(5),

для 1 г-моля газа:

P*V=R*T (6)

для n г-молей газа:

P*V = n*R*T (7)

Если количество газа выражается в граммах:

(8)

откуда: (9)

или (10).

(11).

(12),

где рi - парциальное давление компонента в газовой смеси;

vi /Vсм - парциальный объем компонента в единице объема газовой смеси;

Pсм - общее давление смеси.

Физические параметры и скорости движения теплоносителей.

Удельные теплоемкости.

; ;

.

c=a1+b1*T+c1*T2 (1),

где a1, b1, c1 - коэффициенты для данного вещества.

(2),

где Т1 и Т2 - заданный интервал температур.

(3),

где n - число атомов в молекуле.

где М - масса 1моля газа (кг/моль);

R - универсальная газовая постоянная, R=1,985 ккал/((кг/моль)*град).

Теплота испарения

rисп= 21*Tкип; (5а)

rисп= Tкип*(9,5*lgTкип-0,007*Ткип); (5б)

rисп= Tкип(8,75+4,571*lgТкип) (5в).

(6),

где rисп2 - искомая теплота испарения при температуре Т2;

rисп1 - известная теплота испарения при температуре Т1;

к - поправочный коэффициент, k=f(T1,T2,Tкрит).

rисп=iжидк- iгаз (7),

где iжидк, iгаз - теплосодержание, дж/кг (или ккал/кг).

Плотности для жидких и газовых теплоносителей.

?t = ?0-?t*(tср-20С) (8),

где ?0 - плотность жидкости при t0=20С;

?t - температурная поправка на 1С


(9),

где  - коэффициент объемного расширения жидкости, град-1;

t=tср-t0 - разность между температурой среды и t=20C.


(10)

или

(11),

где М – молекулярный вес газа.


см=b1*1+ b2*2+… *n (12),

где b1… bn - объемные доли компонентов;

1n - плотности компонентов, кг/м3.
Коэффициенты теплопроводности.


(13),

где

А=3,58*10-8 - для ассоциированных жидкостей;

А=4,22*10-8 - для неассоциированных жидкостей;

с - удельная теплоемкость жидкости, Дж/(кг*град);

М - молярная масса, кг/кмоль.


(14),

где а1…аn - массовые доли компонентов в смеси;

1…n - коэффициенты теплопроводности компонентов, вт/(м*град).

Вязкость теплоносителей.

(15),

где 0 - вязкость при 0С;

Т - температура в К;

С - константа.

(16),

где Мi - молярные массы компонентов смеси, кг/кмоль;

i - динамические вязкости компонентов, Па*с;

- объемные доли компонентов в смеси.

(17),

где i - вязкости компонентов смеси, Па*с;

mi - молярные доли компонентов в смеси, кг/кмоль.

(18),

где ж - вязкость чистой жидкости, Па*с;

- объемная доля твердой фазы в суспензии.

Скорости теплоносителей.

(19),

где линср - средняя линейная скорость, м/с;

мср - средняя массовая скорость, кг/(м2*с);

Q - объемный расход, м3/с;

G - массовый расход, кг/с;

S - площадь сечения потока, м2.

(20),

где  - плотность среды.

Тепловая нагрузка аппарата.

Q1= Q2+ Qпот. (1)

Q1 = Q2 = Q (2),

где Q – тепловая нагрузка аппарата.

Q = G1*(I1Н-I1К) = G2*(I2К-I2Н) (3),

где G1 и G2 - массовые расходы теплоносителей, кг/с;

I и I - начальные энтальпии теплоносителей, дж/кг;

I и I и - конечные энтальпии теплоносителей, дж/кг.

Ii=ci*i (4).

Q = G11*(-) = G22*(-) (6),

где с1 и с2 - средние удельные теплоемкости.
Тепловые балансы теплоносителя

при изменении его агрегатного состояния.


Gт (iт – iкт ) = Gт * срт *т - Gт * сркт *кт = Gт *rт.

Q=Qт –Qкт =Gт *(iт – iкт )= Gт * срт *(т - нп)+Gт *rт =

= Gт * срт *нп - Gт * срт *нп + Gт * срт *нп - Gт * сркт*кт=

= Gт * срт *т - Gт * сркт*кт .

Q=Qт –Qкт =Gт *(iт – iкт )=

Gт * срт *(т - нп)+Gт *rт + Gт * сркт *(нп - кт) =

= Gт * срт *т - Gт * срт *нп + Gт * срт *нп -

- Gт * сркт*нп + Gт * сркт*нп - Gт * сркт*кт=

= Gт * срт *т - Gт * сркт*кт .

Основное уравнение теплопередачи.
Q = K*F*tср* (1),

где

F - поверхность теплообмена;

tср - средний температурный напор;

 - время теплообмена;

К - коэффициент теплопередачи:
(2).


Выражения для определения коэффициента К

в зависимости от способа передачи тепла.



(3)



(4),



K1-2 = пр*K0*108 = (5),
где

К0 - константа лучеиспускания;

пр = 1 *2 - приведенная степень черноты;

1 и 2 - степени черноты излучающих тел.

Движущая сила при прямотоке теплоносителей.
Схема прямоточного движения теплоносителей.



Рис.1.
График изменения температуры среды при прямотоке.



Рис.2


Движущая сила при противотоке теплоносителей.
Схема противоточного движения теплоносителей.



Рис.3.

График изменения температур при противотоке.



Рис.4.

Затем используют те же соотношения (2) и (3), что и для прямотока, для определения средней движущей силы процесса.
  1. 1   2   3   4   5   6   7


    Материалы к лекции №6
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации